一种多微孔静电纺丝喷头的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种静电纺丝喷头。本实用新型的一种多微孔静电纺丝喷头，包括喷嘴、下固定件和上固定件，所述喷嘴夹设在上固定件和下固定件之间，且该上固定件和下固定件上均设有流液通道，所述上固定件上还开设有导管接口，所述喷嘴的射流喷出通道由复数个孔径为10-60μm的微孔构成。本实用新型的静电纺丝喷头能在同一平面同时产生多股射流，增加了由一个喷头中产生的射流数量，大大提高了纺丝的生产效率和产量，且用该喷头制备的纺丝纤维直径小，静电纺丝射流的喷射速度大小和方向一致，受力均匀，能保证纤维直径和品质的一致性，制备得到质量更好的纺丝纤维。
【专利说明】一种多微孔静电纺丝喷头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种静电纺丝喷头，特别是一种具有多射流的平面多孔静电纺丝嗔头。
【背景技术】
[0002]通过静电纺丝技术可以制备种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维，已经成为了近十几年来全世界纳米材料制造研究的重要技术手段之一。通过静电纺丝技术能够得到直径为几纳米到几百纳米的纳米纤维，并且静电纺丝技术所喷射制造的纤维膜重量轻、渗透性好、孔隙率高、内部孔隙的连通性好、容易与纳米级的化学物质或功能性物质相结合，已经成为了功能性纳米纤维材料制造的重要途径。随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。
[0003]利用静电纺丝技术，目前已经可以获得最小直径达到几纳米的纤维。但是现有的技术都处于实验室阶段，产量少、效率低，因此如何提高产量和效率，降低成本，得到品质优良的静电纺丝，实现其工业化成为当今静电纺丝领域研究的热点之一。
[0004]传统的静电纺丝装置主要由高压静电发生器、微量注射泵、带毛细管的注射器和接收器四个部分组成。近年来，静电纺丝装置得到很大发展，目前的静电纺丝装备简单、易操作，但是有如下缺点:第一，有极细小微孔的毛细管是加工困难，成本较高，且在纺丝过程中容易堵塞，影响静电纺丝的连续进行；第二，传统的静电纺丝装置效率低，产量低，很难达到高效率生产的目的。第三，目前能够喷射多射流的静电纺丝装备很难保证各射流品质一致。
实用新型内容
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种具有阵列微孔的平板电极喷头，以实现多射流静电纺丝纳米纤维的快速稳定喷射，能实现高效率、高产量、高品质的静电纺丝纤维生产，克服了传统多针尖纺丝喷头射流间的干扰与抑制作用。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种多微孔静电纺丝喷头，包括喷嘴、下固定件和上固定件，所述喷嘴夹设在上固定件和下固定件之间，且该上固定件和下固定件上均设有流液通道，所述上固定件上还开设有导管接口，所述喷嘴的射流喷出通道由复数个孔径为10-60 μ m的微孔构成。
[0007]进一步的，所述喷嘴为帽状喷嘴，该帽状喷嘴具有一圆形凸起部和一帽沿部，且该圆形凸起部顶面为一平面。设计成平面是为了方便微孔的阵列分布，同时也使得射流角度—致。
[0008]更进一步的，所述微孔以每平方厘米5-10个方式排列在该平面上。以这个密度分布微孔，能够在保证多股射流能够准确地喷射到收集装置上，且不会相互干扰。
[0009]进一步的，所述下固定件为一环台状固定件，该环台状固定件具有一内环台，所述上固定件为同轴套筒状固定件，该同轴套筒状固定件由上套筒和下套筒同轴连接而成，该上套筒的外径小于下套筒的外径，该同轴套筒状固定件的上套筒与下套筒连接部设有导管接口，该同轴套筒状固定件下套筒外表面与环台状固定件内表面螺纹配合连接。通过这种方式能够方便地拆卸上下固定件。
[0010]进一步的，帽状喷嘴的帽沿部的外边缘直径略小于环台状固定件内径。
[0011]更进一步的，帽状喷嘴的帽沿部的外边缘直径为6-8cm，该帽状喷嘴的圆形凸起部的直径为3_5cm,高度为0.5-lcm。
[0012]更进一步的，所述环台状固定件的内环台和帽状喷嘴的帽沿部之间设有下橡胶垫圈，所述帽状喷嘴的帽沿部和同轴套筒状固定件下套筒之间设有上橡胶垫圈。通过设置调上橡胶圈和下橡胶圈，能够保证喷嘴夹紧并保证密封性。
[0013]本实用新型通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点:
[0014]本实用新型的多微孔静电纺丝喷头，其喷嘴的主要部分设计成复数个微孔构成的网孔状，喷头内的射流在一定流速的驱动下会被分成多股直径较小的溶液流通过微孔，在高压静电场的作用下，溶液流会在微孔处形成泰勒锥，经拉伸形成多股独立的射流。该静电纺丝喷头能在同一平面同时产生多股射流，增加了由一个喷头中产生的射流数量，大大提高了纺丝的生产效率和产量，且用该喷头制备的纺丝纤维直径小，静电纺丝射流的喷射速度大小和方向一致，受力均匀，能保证纤维直径和品质的一致性，制备得到质量更好的纺丝纤维。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型一种多微孔静电纺丝喷头的主视图。
[0016]图2是本实用新型一种多微孔静电纺丝喷头的侧视图。
[0017]图3是图1的D-D的剖视图(增加与高压电源连接示意)。
[0018]图4是本实用新型一种多微孔静电纺丝喷头的喷嘴的主视图。
[0019]图5是图4中H部放大图。
[0020]图6是本实用新型一种多微孔静电纺丝喷头的喷嘴的侧视图。
[0021]【符号说明】1-下固定件，2-下橡胶垫圈，3-喷嘴，4-上橡胶垫圈，5-上固定件，6-高压电源，7-导管接口，8-电极接头，9-微孔。
【具体实施方式】
[0022]现结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0023]作为一个具体的实施例，如图1至图6所示，本实用新型的一种多微孔静电纺丝喷头，包括喷嘴3、下固定件I和上固定件5，所述喷嘴3为采用冲压技术制成帽状喷嘴3，该帽状喷嘴3具有一圆形凸起部31和一 帽沿部32，帽状喷嘴3的帽沿部32的外边缘直径为6-8cm，该帽状喷嘴3的圆形凸起部31的直径为3-5cm，高度为0.l_3mm。且该喷嘴3圆形凸起部31顶面为一平面311，该平面311的厚度为0.l-3mm，在该平面311上以每平方厘米5-10个方式排列分布设有复数个孔径为10-60 μ m的微孔9，所述微孔9可用激光打孔技术制作，最佳微孔9孔径可以选择10 μ m,该微孔9构成所述喷嘴3的射流喷出通道。圆形凸起部31顶面设计成平面311是为了方便微孔9的阵列分布，同时也使得射流角度一致。所述微孔9以每平方厘米5-10个的密度分布，能够在保证多股射流能够准确地喷射到收集装置上，且不会相互干扰。
[0024]所述下固定件I为一环台状固定件I，该环台状固定件I具有一内环台11，帽状喷嘴3的帽沿部32的外边缘直径略小于环台状固定件I内径，所述上固定件5为同轴套筒状固定件5，该同轴套筒状固定件5由上套筒51和下套筒52同轴连接而成，该上套筒51的外径小于下套筒52的外径。的上套筒51与下套筒52连接部设有导管接口 7，所述导管接口7以及环台状固定件I的内腔和同轴套筒状固定件5的内腔一起构成流液通道，该同轴套筒状固定件5下套筒52外表面与环台状固定件I内表面螺纹配合连接。通过这种方式能够方便地拆卸上下固定件1、5。所述环台状固定件I的内环台11和帽状喷嘴3的帽沿部32之间设有下橡胶垫圈2，所述帽状喷嘴3的帽沿部32和同轴套筒状固定件5下套筒52之间设有上橡胶垫圈4。所述环台状固定件I还连接有电极接头8，该电极接头8连接高压电源6输出端实现电源供给。
[0025]所述环台状固定件I和同轴套筒状固定件5均采用车床、钻床、铣床制出。
[0026]装配时，先将下橡胶垫圈2置于该环台状固定件I的内环台11上，再将所述帽状喷嘴3的帽沿部32置于该下橡胶垫圈2上，再将该上橡胶垫圈4置于帽状喷嘴3的帽沿部32上，最后将同轴套筒状固定件5下套筒52套入环台状固定件I内并螺纹配合连接，将喷嘴3夹紧并保证其密封性即可。
[0027]使用前对该帽状喷嘴3的一圆形凸起部31平面311进行疏水化处理，阻止溶液在微孔9表面积累，供液装置通过导管接口 7与上固定件5连接，使溶液以恒定的速度流下，帽状喷嘴3的一圆形凸起部31平面311和微孔9出口恰好无溶液积累。
[0028]使用时，在一定的溶液流速和高压静电场的作用下，本实用新型的平面多孔静电纺丝喷头能够在喷嘴3平面311形成多股射流，在距离喷头一定距离处放置一接收器即可收集到静电纺丝纤维。这种连续进行的多射流模型的喷头可提高静电纺丝的效率、产量，并能通过改变微孔9的孔径或密度改变纺丝的直径，提高纺丝纤维质量。这种喷头设备简单，易操作，可满足实际中规模化的纳米纤维批量生产的需求。
[0029]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种多微孔静电纺丝喷头，其特征在于:包括喷嘴、下固定件和上固定件，所述喷嘴夹设在上固定件和下固定件之间，且该上固定件和下固定件上均设有流液通道，所述上固定件上还开设有导管接口，所述喷嘴的射流喷出通道由复数个孔径为10-60 μ m的微孔构成。
2.根据权利要求1所述的一种多微孔静电纺丝喷头，其特征在于:所述喷嘴为帽状喷嘴，该帽状喷嘴具有一圆形凸起部和一帽沿部，且该圆形凸起部顶面为一平面。
3.根据权利要求2所述的一种多微孔静电纺丝喷头，其特征在于:所述微孔以每平方厘米5-10个方式排列在该平面上。
4.根据权利要求2或3所述的一种多微孔静电纺丝喷头，其特征在于:所述下固定件为一环台状固定件，该环台状固定件具有一内环台，所述上固定件为同轴套筒状固定件，该同轴套筒状固定件由上套筒和下套筒同轴连接而成，该上套筒的外径小于下套筒的外径，该同轴套筒状固定件的上套筒与下套筒连接部设有导管接口，该同轴套筒状固定件下套筒外表面与环台状固定件内表面螺纹配合连接。
5.根据权利要求4所述的一种多微孔静电纺丝喷头，其特征在于:帽状喷嘴的帽沿部的外边缘直径略小于环台状固定件内径。
6.根据权利要求5所述的一种多微孔静电纺丝喷头，其特征在于:所述环台状固定件的内环台和帽状喷嘴的帽沿部之间设有下橡胶垫圈，所述帽状喷嘴的帽沿部和同轴套筒状固定件下套筒之间设有上橡胶垫圈。
7.根据权利要求2或3或5或6所述的一种多微孔静电纺丝喷头，其特征在于:帽状喷嘴的帽沿部的外边缘直径为6-8cm，该帽状喷嘴的圆形凸起部的直径为3-5cm，高度为0.5_lcm0
【文档编号】D01D4/02GK203639618SQ201320668758
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】郑高峰, 赵艳媛, 王馨然, 陈冬阳, 庄明凤, 刘海燕 申请人:厦门大学